64. Условные и безусловные рефлексы. Инстинкт и динамический стереотип

Условный и безусловный рефлекс

Исходя из вышесказанного, исследователь природы имеет полное право рассчитывать на адекватность своих гипотез реальным моделями поведения животных. В этом отношении очень показателен известный эксперимент великого физиолога И.П. Павлова с выработкой условного рефлекса у собаки. Напомним его. В эксперименте И.П. Павлова собаку регулярно, сразу после резкого звонка, кормили. После значительного числа повторов сочетаний звонка и кормления, был проведен заключительный эксперимент, в котором включался звонок, но собаку не кормили. У собаки измеряли выделение слюны в ответ на звонок, как показатель осведомленности собаки о том, что пришло время кормления. Оказалось, что у собаки стала вырабатываться слюна на звонок, когда еду ей даже не показывали. И.П. Павлов назвал открытое явление «условным рефлексом». Он интерпретировал его как показатель возникновения в мозгу собаки новой связи между звуковым анализатором и пищевым центром, помимо ранее существующей связи между зрительным и обонятельными анализаторами и пищевым центром. Эта новая связь образовалась благодаря специально организованной дрессировке собаки.

Постараемся теперь интерпретировать результаты эксперимента И.П. Павлова, как показатель способности собаки активизировать в нервной познавательной сети свои потенциальные познавательные модели под действием активатора банка информации (АБИ), которым являлся задуманный И.П. Павловым эксперимент.

Во-первых, определим вначале, является ли взаимодействие звонка и собаки информационным. Очевидно, что звуковые волны, распространяемые звонком и действующие на барабанную перепонку, передают энергии животному существенно меньше, что чем та, которая им тратится на секрецию слюны и на проявление характерного поведения в предвкушении еды (виляние хвостом, лай, прыжки и т.п.). Отсюда, важность информации, вычисляемая нашим методом, больше нуля, что является показателем наличия информационного взаимодействия АБИ (условия эксперимента) и НБИ (собака). Более того, колебание барабанной перепонки никакого отношения к секреции слюны не имеет, что известно из данных нормальной физиологии, а значит, энергия звонка вообще не используется в реализации пищевого поведения собаки. То есть мы можем в данном случае даже считать, что энергетически (физически) звонок и пищевое поведение разобщены – из энергии звонка не идет вообще никакой энергии на секрецию слюны. Следовательно, между звонком и собакой кроме физического взаимодействия (вибрация барабанной перепонки под действием звуковых волн, излучаемых звонком) налицо и информационное взаимодействие.

Опишем теперь вероятную модель пищевого поведения, которая у собаки извлекается из нервной познавательной сети и которую собака использует для наиболее эффективного обеспечения своего организма пищей. Итак, до начала эксперимента активно функционирующая модель пищевого поведения включает как минимум три элемента: специфические органы восприятия еды (ограничимся обонянием), пищевой центр и пищевое поведение (ограничимся выделением слюны). И до начала экспериментов со звонком, с помощью этой модели пищевого поведения собака успешно обеспечивала свой организм едой: как только обонятельные рецепторы получают раздражение запахом, тут же активизируется пищевой центр и он запускает соответствующее пищевое поведение собаки (выделение слюны). Назовем эту модель пищевого поведения «старой», то есть функционировавшей до образования условного рефлекса, вызванного И.П. Павловым.

Теперь допустим, что в процессе функционирования старой модели пищевого поведения, возникает, кроме запаха, новый раздражитель, который собака не в состоянии игнорировать (в нашем случае резкий звуковой сигнал). Это тут же активизирует новую модель пищевого поведения (потенциально присутствовавшую в нервной сети собаки до эксперимента, от рождения), в которой взаимодействуют звонок и пищевой центр. Причем такая связь между звуковым анализатором и пищевым анализатором должна физически существовать в качестве нервных связей между этими нервными центрами, но до экспериментов она находится в неактивном состоянии. Если такая связь (звукового и пищевого анализаторов) исходно физически отсутствует (нет нервных связей), то ее, совершенно очевидно, невозможно вызвать в самых гениальных физиологических экспериментах, так как для этого отсутствует материальный субстрат (как известно, нервные клетки не размножаются).

Но возникает вопрос, почему условный рефлекс не вырабатывается сразу же после первого эксперимента, а требуется проведение довольно многочисленных повторов? Или, другими словами, почему так медленно формируется новая модель поведения? Из очевидного принципа биологической целесообразности, мгновенная замена старой модели поведения на новую, была бы крайне нежелательна. В противном случае, любой неспецифический, например, для оптимального питания стимул (резкий звуковой сигнал), который бы возник во время какого-либо приема пищи, стал бы активировать пищевой центр и при отсутствии пищи, что быстро привело бы к гибели животного. То есть организм должен как бы убедиться в неслучайной связи необычного раздражителя и приема пищи, а фактически, в целесообразности формирования новой стереотипной модели поведения. Отбор только надежных информационных моделей осуществляется с помощью механизмов краткосрочной и долгосрочной памяти, на чем мы подробнее остановимся позже.

Итак, образование условного рефлекса у животного можно описать с помощью предложенного нами подхода, как активация потенциальной модели поведения, которой обладает животное с рождения. Или, с другой стороны, невозможно вызвать условный рефлекс в том случае, если потенциально не представлены в нервной сети познавательные модели, которые обеспечивают условно-рефлекторное поведение животного. Более того, если быть логически последовательным, то, с нашей точки зрения, животные и человек одарены с рождения не только безусловными, но и условными рефлексами. Но только безусловные рефлексы активированы к моменту рождения (например, сосательный), а условные рефлексы могут быть активированы в процессе жизни, при необходимости.

В связи с изложенным выше, возникает, интересный вопрос о взаимообусловленности различных моделей пищевого поведения. Опишем мысленный физиологический эксперимент, из которого можно было бы получить ответ на этот вопрос.

В нашем мысленном физиологическом эксперименте исследуем четыре модели пищевого поведения, в которых оно активируется стимуляцией только одного из анализаторов: зрительного, обонятельного, вкусового или звукового. Модель 1 – активируется пищевое поведение только видом пищи, но исключена возможность ее понюхать или попробовать (завтрак из пластмассы). Модель 2 – активируется пищевое поведение только запахом пищи, но самой пищи собака не видит. Модель 3 – активируется пищевое поведение только через вкусовые рецепторы, для чего собаке закрывают глаза и нос и она в состоянии ощущать только вкус пищи. В наш физиологический эксперимент включим и активацию модели пищевого поведения условно-рефлекторным сигналом, например, звуком, как в исследованиях И.П. Павлова (модель 4).

Можно ли вызвать у собаки условный пищевой рефлекс на звук (активацию модели 4), если лишить ее возможности видеть и обонять пищу, а также ощущать вкус пищи? Такой вопрос выглядит, на первый взгляд иррациональным, по крайней мере, с двух точек зрения. Во-первых, из физиологических экспериментов известно, что для возникновения связи между звуковым и вкусовым центрами, оба они должны быть в активном состоянии, а отсутствие всех стимуляторов пищевого центра, оставляет пищевой центр в неактивном состоянии. То есть для формирования условно-рефлекторной модели пищевого поведения, в которой пищевое поведение стимулируется только звуком (модель 4), на стадии выработки условного рефлекса на звук нужно, чтобы пищевой центр был активизирован хотя бы одним специфическим для него раздражителем (активирована одновременно с моделью 4 и одна из моделей 1-3). Во-вторых, если бы звук активировал пищевое поведение самостоятельно, не как условно-рефлекторный стимул для пищевого центра, а безусловно-рефлекторный, к которым в исследованиях И.П. Павлова были отнесены вид, запах и вкус пищи, тогда и модель 4 следовало бы рассматривать наравне с моделями 1-3 - как отражающей безусловно-рефлекторное пищевое поведение животного. А это выглядит абсурдным. Пока.

Но наш главный вопрос не покажется таким абсурдным, если мы рассмотрим еще одни мысленный физиологический эксперимент. В частности, проанализируем, как формируется пищевое поведение у новорожденного. Точнее, ответим на следующий вопрос – что для ребенка является активатором пищевого поведения в первые моменты жизни? Как известно, ребенок рождается с безусловным сосательным рефлексом, не требующим какого-либо обучения. Но вряд ли материнское молоко также относится к безусловно рефлекторным стимуляторам пищевого поведения – ни один ребенок на вид и запах молока матери не делает сосательных движений до того, как попробовал на вкус. Тогда отсюда следует, что абсолютно первый активатор пищевого поведения у человека, сосательный рефлекс, никакого прямого отношения к пище не имеет, так как вызывается прикосновением к губам любым предметом – содержащим или не содержащим пищи. Более того, сосательный рефлекс, как комплекс нервных стимулов, возникающий в мышцах вокруг рта, так же далек от пищевых стимулов (вид, вкус, запах и т.п.), как и звуковой стимул.

Итак, совсем не глупо спрашивать, может ли стимул, который никакого прямого отношения не имеет к восприятию пищи, быть самым первичным активатором пищевого поведения, то есть безусловно-рефлекторным стимулом? Оказывается, не только может, но фактически, только такой стимул (сосательный рефлекс) и является первоосновой формирования пищевого поведения у человека, и, соответственно, животных. Тогда последовательность формирования пищевого поведения у человека выглядит следующим образом. После рождения, первым и единственным внешним непищевым и безусловным стимулятором пищевого поведения является безусловный сосательный рефлекс. Его многократное стимулирование соском матери в сочетании с выделением в ротовую полость молока формирует первый пищевой, но уже условный рефлекс на молоко матери, точно так же как звонок в эксперименте И.П. Павлова. Если бы стимуляция безусловного сосательного рефлекса сопровождалась не поступлением молока в ротовую полость, а звонком, то первым связанным с безусловным сосательным рефлексом внешним условным стимулом пищевого поведения оказалась бы не пища, а звук (!). В этом случае, все последующие условные пищевые стимулы, даже молоко матери, можно было бы активировать через активацию звукового анализатора. С этой точки зрения, все пищевые стимулы в опытах И.П. Павлова превратились бы условные, а звуковой стимул, на момент эксперимента, выглядел бы как безусловный.

Вот такой парадоксальный, но логически непротиворечивый, получается вывод из парадоксально поставленного вопроса: можно так организовать эксперимент с подопытным животным, что некторые из рефлексов, которые на сегодня считаются безусловными, можно превратить в условные и наоборот. Но с позиций нашей теории информации никакого парадокса нет, поскольку мы предполагаем, что условные и безусловные рефлексы, как модели познавательного поведения животных, все существуют в нервной сети человека от рождения, а значит принципиально ничем не отличаются. На сегодня, для определенного вида животных, один набор рефлексов является безусловным, а другой условным. Но завтра выживание вида потребует изменения спектра условных и безусловных рефлексов и это незамедлительно произойдет, так как все модели поведения (условные и безусловные) всегда у животного присутствуют, а естественный отбор, не хуже И.П. Павлова, вызовет к жизни необходимые безусловно рефлекторные модели поведения, которые ранее были условно-рефлекторными. Но поведение человека в государстве несомненно условно рефлекторное, если придерживаться терминологии физиологов. Итак, для определенного вида животных любой условный рефлекс потенциально является безусловным и наоборот.

Инстинкт и динамический стереотип

Инстинкт - безотчетное побужденье, по которому действуют животные. У человека, разум и воля; у животного, то и другое слито в побудке.

Динамический стереотип - устойчивая система условных рефлексов, формируемая в центральной нервной системе в результате много кратного повторения условных раздражителей самого разного порядка в заданной последовательности и через определенные промежутки времени. (Условные рефлексы приобретаются в процессе обучения, производственного опыта, и др.).

Динамический стереотип в процессе труда проявляет себя как система двигательных условных рефлексов. Поэтому его часто называют двигательным или рабочим динамическим стереотипом. Состояние его характеризует уровень работоспособности человека.

Опыты показывают, что если у собаки выработать ряд рефлексов на разные раздражители, которые повторяются в определенной последовательности, то со временем животное воспроизводит всю систему ответных реакций при воздействии лишь одного первоначального раздражителя. Это устойчивое закрепление определенной последовательности реакций называется динамическим стереотипом (от греч. твердый и «typos» -отпечаток).

Организм приспосабливается к стереотипно повторяющимся внешним воздействиям выработкой системы реакций. Динамический стереотип -физиологическая основа многих явлений психической деятельности человека, например навыков, привычек, приобретенных потребностей и др. Комплекс динамических стереотипов представляет собой физиологическую основу устойчивых особенностей поведения личности.

Динамический стереотип является выражением особого принципа работы мозга - системности. Этот принцип состоит в том, что на сложные комплексные воздействия среды мозг реагирует не как на ряд отдельных изолированных раздражителей, а как на целостную систему. Внешний стереотип - закрепленная последовательность воздействий отражается во внутреннем нервно-динамическом стереотипе. Внешними стереотипами являются все целостные предметы и явления (они всегда представляют определенную совокупность признаков): привычная обстановка, последовательность событий, уклада жизни и т.д.

Ломка привычного стереотипа всегда является тяжелым нервным напряжением (субъективно это выражается в тоске, унынии, нервозности, раздражительности и т.п.). Как ни сложна ломка старого стереотипа, новые условия формируют новый стереотип (поэтому он и назван динамическим).

В результате многократного функционирования он все более и более закрепляется и в свою очередь становится все более трудноизменяемым.

Динамические стереотипы особенно устойчивы у пожилых людей и у лиц со слабым типом нервной деятельности, с пониженной подвижностью нервных процессов.

Привычная система действий, вызывая облегчение нервного труда, субъективно ощущается в виде положительных эмоций. “Процессы установки стереотипа, довершения установки, поддержки стереотипа и нарушений его и есть субъективно разнообразные положительные и отрицательные чувства”.

Различные условные рефлексы постоянно взаимодействуют друг с другом. Если раздражители повторяются в определенном порядке, то между ними формируется взаимосвязь, характеризующаяся стереотипной последовательностью возникновения ответных реакций. При этом рефлексы соответствуют не столько данному раздражителю, сколько месту раздражителя в последовательной цепи их.

Стереотип внешних проявлений реакций в виде секреции или движения был назван И. П. Павловым динамическим стереотипом или функциональной системностью. Термин «динамический» подчеркивает функциональный характер этого стереотипа (формирование и закрепление его только после соответствующих упражнений, возможность его переделки, угасание при длительных перерывах, ухудшение при утомлении, сильных эмоциях, заболеваниях и пр.). Динамический стереотип в отношении сенсорных условных рефлексов ярко проявляется при пищевых рефлексах. Например, если в опытах на собаке применять в течение длительного времени систему положительных и отрицательных условных раздражителей, чередуя их через определенные интервалы времени в строгой последовательности, то это фиксируется нервной системой. Каждому раздражителю, примененному на строго фиксированном для него в стереотипе месте, в соответствии с законом силы раздражителя, соответствует определенная величина ответной реакции (Э. А. Асратян, П С. Купалов и др.). Стереотип может выявляться при замене всех условных раздражителей одним из них, обычно средней силы. Этот раздражитель, примененный в стереотипе вместо других условных раздражителей этого стереотипа, вызывает ответы, величина которых соответствует ответам на замененные раздражители. На месте же отрицательного раздражителя положительный сигнал вызывает очень слабую условную (в частности, слюноотделительную) реакцию.

В двигательной деятельности спортсмена стереотип проявляется, например, в последовательности фаз сложных гимнастических, тяжелоатлетических и других стандартно выполняемых движений.

Переделка стереотипа в некоторых случаях представляет для нервной системы трудный процесс. Чтобы выработать новый стереотип, необходимо сначала угасить старый. Но хорошо закрепленный стереотип трудно подается угашению и может проявляться вновь при возникновении условий, которым он соответствовал.

Динамический стереотип может быть связан не только с отдельными вегетативными или двигательными функциями, но и с целостней деятельностью организма, режимом жизни человека. Формирование таких динамических стереотипов имеет большое значение для человека. Социальная среда, воздействующая на него, - быт, учеба, работа, как правило, в течение более или менее длительного времени остается относительно постоянной (домашний и рабочий режимы, их темп и др.). За счет следового возбуждения клеток в нервных центрах стереотип запечатлевается в них в виде сложной функциональной системы, в которой все воздействующие компоненты среды сливаются в единый синтетический комплекс. Таким образом, стереотип можно характеризовать как систему условных рефлексов на совокупность раздражителей естественной среды. Системность облегчает деятельность. Человек, привыкший изо дня в день делать одну и ту же работу, обычно выполняет ее с большей легкостью.

Однако образование прочного динамического стереотипа может наряду с положительным значением иметь и отрицательное. Привычка действовать по. определенному стандарту затрудняет приспособление к новым условиям выполнения работы, к новому режиму жизни. В некоторых случаях при изменении ситуации, прочный динамический стереотип задерживает приспособление организма к реакциям, более соответствующим новым условиям труда .и быта. Изменение привычных форм работы, режима жизни переживается тяжело и может привести к нарушениям некоторых функций организма, особенно у лиц пожилого возраста. Поэтому, как указывал И. П. Павлов, установление динамического стереотипа является положительным при стандартных условиях деятельности и отрицательным при варьировании этих условий и резком их изменении. Это относится и к физическим упражнениям. Для стандартно выполняемых движений установление стереотипа полезно, для изменяющихся (спортивные игры, единоборство) – нежелательно.